Значение автомобильных дорог в развитии национального хозяйства страны. Задачи и методы проектирования автомобильных дорог

 1.Значение автомобильных дорог в развитии национального хозяйства страны. Задачи и методы проектирования автомобильных дорог.

1.1. Значение автомобильных дорог.

В настоящее время, автомобиль является современным быстроходным средством передвижения. Автомобильный транспорт имеет крупнейшее значение в общей транспортной системы экономики любой страны. Он широко применяется во всех отраслях народного хозяйства. Автомобильный транспорт служит для подвоза к железнодорожным станциям, морским портам и речным пристаням важнейших грузов (зерно, строительные материалы и пр.), для доставки грузов, прибывших на станции, в порты и на пристани, к потребителям. Автомобильный транспорт, широко применяемый на магистральных линиях, освобождает железные дороги от перевозок грузов на относительно небольшие расстояния. Автомобили в городах обслуживают промышленные и торговые предприятия, а в сельских местностях — колхозы и совхозы. Большую роль играют автомобили и для пассажирских перевозок (автобусы, такси и легковые автомобили служебного пользования).Но для того, чтобы автомобили выполняли свою роль, нужны хорошие, современные дороги. Именно поэтому автомобильные дороги являются экономической основой устойчивого развития любой страны и способствуют повышению уровня жизни населения. Кроме того, чем лучше техническое состояние автомобильных дорог, тем полнее и экономичнее используется автомобильный транспорт, а также повышается безопасность пассажиров.

1.2. Задачи и методы проектирования автомобильных дорог.

Автомобильные дороги представляют собой комплекс инженерных сооружении для непрерывного, удобного и безопасного  движения автомобилей с расчетной  нагрузкой и установленными скоростями. В этот комплекс входят земляное полотно, дорожная одежда, мосты, трубы, другие искусственные сооружения, обустройство дорог и защитные сооружения, здания и сооружения автосервиса, дорожных и автотранспортных служб. 

Во всех странах задачи дорожного строительства включают пять основных направлений: создание сети опорных автомобильных магистралей; строительство дорог во вновь  осваиваемых промышленных и сельскохозяйственных районах; строительство сети внутрихозяйственных  дорог в сельских районах; реконструкция  и совершенствование дорог существующей сети; городское дорожное строительство. 
Поскольку автомобильные магистрали являются наиболее дорогим типом дорог, их сеть создается последовательно путем постройки четырехполосной проезжей части с разделительной полосой на наиболее загруженных участках маршрутов в первую очередь вблизи больших городов. 

Важнейшей задачей экономического развития России является повышение  эффективности инвестиций во всех сферах хозяйственной деятельности и резкое улучшение качества продукции . Высокие  требования предъявляются в связи  с этим и к проектированию автомобильных  дорог, и к автодорожному строительству  в целом. Автомобильные дороги - весьма капиталоемкие и в то же время одни из наиболее рентабельных инженерных сооружений . Проектирование автомобильных дорог должно быть направлено на достижение их высоких транспортно - эксплуатационных качеств при минимуме материалоемкости строительства и строительных затрат.

Правильно запроектированная  автомобильная дорога обеспечивает безопасность движения как одиночных  автомобилей с расчетными скоростями, так и транспортных потоков с  высокими уровнями удобства даже в  самые напряженные периоды работы дорог, надежность и долговечность  земляного полотна, дорожных одежд, искусственных сооружений и т.д. В проектировании автомобильных дорог при оценке вариантов проектных решений предпочтение отдают не только самым экономичным инженерным решениям, но и чаше всего тем, которые обеспечивают наиболее гармоничное вписывание полотна дорог в окружающий ландшафт и оказывают наименее отрицательное воздействие на окружающую среду. Обязательными элементами проектных решений являются мероприятия по охране окружающей среды.

 

Сегодня при проектировании автомобильных дорог предпочтение отдают современным технологиям и методам производства изысканий, основанным, прежде всего, на использовании высокопроизводительных методов сбора информации о местности: использованию ГИС - технологий при изысканиях автомобильных дорог и сооружений на них, методам наземной и аэрокосмической цифровой фотограмметрии, системам спутниковой навигации « GPS », методам электронной тахеометрии, наземного лазерного сканирования местности и геофизическим методам инженерно - геологических изысканий.

 

В настоящий  момент уже сложно представить этот процесс без автоматизированного проектирования автомобильных дорог. Методы проектирования в САПР - АД существенно отличаются от методов традиционного проектирования. Большинство из них построены на использовании принципов оптимизации проектных решений и математического моделирования, реализация которых позволяет существенно снизить материалоемкость и сметную стоимость строительства при одновременно существенном повышении качества принимаемых проектных решений. Преимущество САПР - АД состоит также в количестве прорабатываемых вариантов проектных решений с возможностью их просмотра и моделирования в интерактивном режиме.(рис 1.1., 1.2.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1 Автоматизированное проектирование автомобильных дорог.

 

Рис.1.2 Просмотр и моделирование  автомобильной дороги в интерактивном  режиме

 

2. Искусственные  сооружения автомобильных дорог.

Искусственные сооружения- наиболее сложная часть железных и автомобильных дорог. Их выполняют  двух видов: возводимые над поверхностью земли мосты различного типа и  водопропускные трубы, устраиваемые через  водотоки и другие препятствия; тоннели, сооружаемые под поверхностью земли  на пересечении в больших городах  линий метрополитенов. Они предназначены для того, чтобы обеспечить беспрепятственный пропуск дороги в местах ее пересечения с водотоками, другими дорогами, горными хребтами и т. п.

2.1. Виды искусственных сооружений.

Для обеспечения устойчивости земляного полотна на косогорах, в местах пересечения автомобильной  дороги с реками, оврагами или балками, по которым стекает вода от дождей и таяния снега, а также при  пересечении существующих дорог  устраивают различного рода искусственные  сооружения. К ним относят: подпорные  стенки, трубы, мосты, путепроводы, виадуки, эстакады и др. Большею часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных  дорогах, составляют мосты и трубы.

С точки зрения требований автомобильного транспорта наилучшим  является то сооружение, которое не меняет условий движения автомобилей  не требует изломов в плане  и профиле проектной линии  автомобильной дороги, не стесняет проезжую часть и обочины, а также  не нуждается в изменении типа дорожного покрытия.

Этим условиям наиболее отвечают трубы, которые можно применять  при любых сочетаниях продольного  профиля и плана дороги и при  любой высоте насыпи. Поэтому количество труб на автомобильных дорогах составляет 85% от общего количества водопропускных сооружений(Рис.2.1).

Трубы представляют собой  простейшие искусственные сооружения, которые устраивают для пропуска воды под земляным полотном автомобильной  дороги при пересечении периодически или постоянно действующих водотоков  с расходом до 10-15 м3/с.

На современных автомобильных  дорогах трубы монтируют из отдельных  железобетонных звеньев круглого или  прямоугольного сечения. Железобетонные круглые трубы устраивают одно-очковыми и многоочковыми диаметром от 0,75 до 2 м. Прямоугольные железобетонные трубы применяют при большом расходе воды.

Так как сверху трубы засыпают грунтом насыпи, на поверхности которой  устраивается такое же покрытие, как  и на смежных участках дороги, то проезжающие по дороге автомобили не испытывают никаких изменений в  условиях движения над трубой по сравнению  с другими участками.

 

В зависимости от размеров и сложности конструкции принято  условное разделение искусственных  сооружений по технологическим и  организационным признакам их строительства  на четыре группы: малые, средине, большие и внеклассные.

К малым сооружениям, наиболее часто  встречающимися на дорогах, относят  мосты длиной до 25 м, водопропускные трубы и лотки под насыпями, подпорные стенки небольшой длины  и т. п. Число малых мостов и  труб на каждые 1000 км строящейся дороги зависит от рельефа местности. По статистическим данным многолетнего строительства  в равнинных районах среднее  их число составляет от 200 до 600, в  среднехолмистых — от 500 до 1000, а в горных — свыше 1000. Из них примерно 20—25% приходится на долю мостов. Формы малых сооружений и технологический процесс их индустриального строительства с применением сборных конструкций достаточно однотипны.

Элементы (блоки) сборных конструкций  малых сооружений обычно изготавливают  на ближайших постоянно действующих  заводах или на полигонах и  мостовых базах, действующих ограниченный срок. Строят малые мосты и трубы  только типовыми с обязательным использованием технологических правил, силами специализированных подвижных организаций, снабженных необходимыми самоходными монтажными кранами, транспортными средствами для доставки элементов сборных  конструкций, различным инвентарем и оборудованием. Продолжительность  постройки каждого сборного сооружения, как правило, ограничивается несколькими  днями.

К средним сооружениям относят  мосты и путепроводы длиной до 100 м при отдельных пролетах в  свету не более 42 м. В зависимости  от рельефа местности на каждые 1000 км дороги приходится от 20 до 40 сооружений. Такие мосты строят, как правило, специализированные организации; используют типовые проекты унифицированных  конструкций и обязательные технологические  правила их возведения. Элементы (блоки), как и для малых искусственных  сооружений, изготовляют на промышленных индустриальных предприятиях. Строительных площадок, связанных с постройкой временных вспомогательных сооружений, обычно не создают, ограничиваясь устройством подъездов и небольших складов. Продолжительность строительства, как правило, не превышает 2—3 месяцев.

Стоимость строительства водопропускных труб, малых и средних мостов с  учетом сложности местных условий  составляет 10— 15% от полных затрат на сооружение автомобильной дороги.

К большим сооружениям относят  мосты длиной свыше 100 м или с  отдельными пролетами в свету  больше 40 м. К внеклассным — мосты  длиной больше 500 м или с пролетами  в свету больше 120 м. Большие и  внеклассные мосты обычно возводят на пересечении судоходных рек. При  строительстве новых автомобильных  дорог число больших и внеклассных  мостов составляет от двух до шести  на 1000 км. Индустриализация строительства  мостов этой группы экономически целесообразна  в несколько ином направлении, чем  малых и средних. Большой объем  работ, значительные размеры и масса  отдельных элементов, влияние местных  условий на выбор системы и  конструкции моста часто приводят к индивидуальным решениям. В ряде случаев эти обстоятельства наряду с использованием постоянных промышленных предприятий оправдывают создание строительных площадок на каждом объекте  с устройством временных сборно-разборных  производственных и жилых сооружений, механизированных мостовых баз и  полигонов.

При разработке унифицированных проектов типовых автодорожных и городских  мостов, в первую очередь, необходимо установить основные геометрические параметры  для пролетных строений, опор и  труб. В пролетных строениях наиболее удобным параметром признана их полная длина, в опорах — высота от обреза фундамента до подферменной площадки, в трубах — размер и число очков в отверстии, а также высота насыпи. Длина пролетного строения в качестве основного конструктивного параметра позволяет установить унифицированную сетку генеральных размеров пролетных строений не только для малых и средних, но и для больших мостов.

Продолжительность строительства больших мостов достигает 2—2,5 года, а внеклассных 3—4 года.

Основой классификации сооружений на четыре группы служит их полная длина  при двухполосном автомобильном движении, а при трех и более полосах пропорционально увеличивается условная длина и тем самым повышается класс сооружения.

 

2.2.Мосты

Мосты представляют собой  искусственные сооружения, прерывающие  земляное полотно дороги; движение автомобилей происходит по пролетному строению моста, поддерживающему ездовое  полотно и расположенному на опорах, которые передают давление пролетных строений на грунт(Рис.2.2).

Мосты бывают однопролетными с двумя опорами и многопролетными, когда, кроме крайних опор, устраиваемых в местах сопряжения моста с берегами, называемых устоями, имеются и промежуточные  опоры.

Встречаются и другие искусственные  сооружения, аналогичные мостам: путепроводы, эстакады, виадуки. Путепроводы предназначены  для пересечения дорог в разных уровнях; эстакады - для размещения дороги над поверхностью земли, с  тем чтобы нижележащее пространство можно было использовать для проезда. В городах эстакады устраивают и  для пропуска автомобильного движения. Виадуки устраивают при пересечении  дорогой глубоких лощин, оврагов  или суходолов. Постройка виадука  обходится дешевле возведения насыпи при глубине пересекаемого препятствия  более 20-25 м.

Многочисленные конструкции  современных мостов по условиям их работы под нагрузкой могут быть разделены на четыре основные группы: балочные, арочные, рамные и висячие.

В балочных мостах пространство между опорами перекрыто сплошной балкой или решетчатой балочной фермой. При действии вертикальных нагрузок пролетное строение моста работает на изгиб, передавая на опоры только вертикальные реакции.

В арочных мостах основным несущим элементом является криволинейный  брус, называемый аркой, концы которой  упираются в опоры. Вертикальная нагрузка вызывает сжатие и частично изгиб арки. Давление арки, передаваясь  на опоры, кроме вертикальной нагрузки, создает также горизонтальный распор, стремящийся раздвинуть опоры.